[0001] Die Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung eines Flug-Strahltriebwerkes mit
zumindest zwei in der Triebwerkdüse vorgesehenen Schwenktüren, die in Arbeitsposition
den ansonsten durch die Triebwerkdüse nach hinten gerichteten Triebwerk-Gasstrom seitlich
aus der Triebwerkdüse hinaus im wesentlichen nach vorne umlenken und hierzu an ihrem
in Arbeitsposition stromabwärtigen Ende eine Umlenkplatte aufweisen, Stromauf derer
die Innenwand der Schwenktür gegenüber einem weiter stromaufwärtigen Bereich eingezogen
ist und somit bezüglich der Innenkontur der Schwenktür eine Aussparung bildet. Zum
technischen Umfeld wird beispielshalber auf die EP 0 368 725 B1 verwiesen.
[0002] Flug-Strahltriebwerke verfügen im allgemeinen über Schubumkehrvorrichtungen, mit
Hilfe derer die Landestrecke des Flugzeuges durch Umlenkung des üblicherweise nach
hinten gerichteten Strahles bzw. Triebwerk-Gasstromes nach vorne zusätzlich zur Wirkung
der Flugzeug-Bremsen und des aerodynamischen Widerstandes verringert werden kann.
Neben Kaskaden-Schubumkehrern, die üblicherweise nur den Nebenstrom des Strahltriebwerkes
umlenken, gibt es verschiedene Bauformen von Schwenktür-Schubumkehrvorrichtungen,
die teilweise nur den Nebenstrom, oder auch sowohl den Nebenstrom als auch den Hauptstrom
des Strahltriebwerkes umzulenken in der Lage sind.
[0003] Bei den Schwenktür-Schubumkehrvorrichtungen, die Inhalt der vorliegenden Erfindung
sind, sind - bezogen auf die Arbeitsposition der Schwenktür, in welcher diese aus
der Triebwerksdüse ausgeschwenkt ist - am stromabwärtigen Ende üblicherweise Umlenkplatten
vorgesehen, die den Triebwerk-Gasstrom bzw. Triebwerkstrahl derart nach vorne umlenken,
daß ein größerer Rückwärtsschub bezüglich des Flugzeuges erfolgt. Im Normalbetrieb,
wenn sich die Schwenktüren in ihrer Ruheposition befinden und somit nicht aus der
Triebwerkdüse ausgeschwenkt sind, wenn also das Flug-Strahltriebwerk im Vorwärtsschubbetrieb
arbeitet, soll durch die eingeklappten Schwenktüren die Gasströmung innerhalb der
Düse so gering als möglich beeinflußt werden.
[0004] Grundsätzlich können einfach gestaltete Schwenktüren von Schubumkehrvorrichtungen
die im folgenden erläuterten zwei verschiedenen Bauweisen aufzeigen. Die erste Bauweise
ist in Fig. 3a im Vorwärtsschubbetrieb und in Fig. 3b im Rückwärtsschubbetrieb dargestellt,
die zweite Bauweise in Fig. 4a wieder im Vorwärtsschubbetrieb und in Fig. 4b im Rückwärtsschubbetrieb.
Dabei sind gleiche Bauteile stets mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, ebenso wie
im später noch erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
[0005] So ist mit der Bezugsziffer 1 die Längsachse des Flug-Strahltriebwerkes bezeichnet,
von welchem lediglich ein Teil der Triebwerkdüse 2 dargestellt ist. Mit der Bezugsziffer
3 ist der Triebwerk-Gasstrom in seiner Gesamtheit bezeichnet, wobei hier nicht zwischen
dem Nebenstrom und dem Hauptstrom eines sog. Zweikreis- oder Zweistrahltriebwerkes
unterschieden wird. In der nur hälftig dargestellten Triebwerkdüse 2 sind zumindest
zwei Schwenktüren 4 vorgesehen, wobei üblicherweise eine in der oberen Hälfte und
eine in der unteren Hälfte der Triebwerkdüse 2 angeordnet ist. Wie die Fig. 3a, 4a
zeigen, bildet diese Schwenktüre 4 im geschlossenen Zustand, d. h. in deren Ruheposition,
einen Bestandteil der Triebwerkdüse 2, indem sie einen in der Triebwerkdüse 2 vorgesehenen
Durchbruch 2c zur Aufnahme der Schwenktür 4 verschließt.
[0006] In ihrer Arbeitsposition gemäß den Fig. 3b, 4b ist die Schwenktür 4 aus der Triebwerkdüse
2 herausgeschwenkt und sperrt dabei mit ihrem jetzt unteren Ende den weiteren Weg
nach rechts für den Triebwerk-Gasstrom 3 ab, so daß dieser - wie durch die Pfeile
dargestellt - über den Durchbruch 2c nach oben seitlich aus der Triebwerkdüse 2 heraus
und dabei bereits teilweise nach vorne umgelenkt wird, wodurch ein Rückwärtsschub
erzeugt wird. Eine im oberen Endabschnitt der Schwenktüre 4 vorgesehene Umlenkplatte
5 lenkt dabei den Gasstrom 3 zusätzlich nach vorne um, so daß hierdurch der Rückwärtsschub
erhöht wird. In der Ruheposition der Schwenktüre 4 nach den Fig. 3a, 4a hingegen tritt
der Gasstrom 3 nach hinten gerichtet aus der Triebwerkdüse 2 aus und erzeugt hierbei
einen Vorwärtsschub.
[0007] Das soeben genannte in den Fig. 3b, 4b obere Ende der Schwenktüre 4 wird im folgenden
als dasjenige bezeichnet, welches in Arbeitsposition der Schwenktüre 4 bezüglich des
Gasstromes 3 stromabwärts liegt. Der in Arbeitsposition stromaufwärtige Bereich der
Schwenktüre 4 hingegen ragt voll in den Triebwerk-Gasstrom 3 hinein und liegt in Arbeitsposition
somit in der Nähe der Längsachse 1.
[0008] Wie bereits erläutert, soll die Umlenkplatte 5 den seitlich aus der Triebwerkdüse
2 austretenden Gasstrom 3 nach vorne, d. h. in der zeichnerischen Darstellung nach
links umlenken. Um diese Funktion optimal erfüllen zu können, muß die Umlenkplatte
5 über die Innenkontur 4a der Schwenktüre 4 hinausragen, d. h. sie muß dem entlang
der Innenkontur 4a geführten Gasstrom 3 ähnlich einer Prallplatte einen deutlichen
Strömungswiderstand entgegensetzen. Stromauf der Umlenkplatte 5 sollte daher die Innenwand
4b der Schwenktüre 4 gegenüber einem weiter stromaufwärtigen Bereich derselben eingezogen
sein, wodurch bezüglich der Innenkontur 4a der Schwenktür 4 eine Aussparung 6 gebildet
wird.
[0009] Ist diese Aussparung 6 relativ groß dimensioniert, so wie dies für das Erläuterungs-Beispiel
nach den Fig. 3a, 3b dargestellt ist, so zeigt die Umlenkplatte 5 in der Arbeitsposition
der Schwenktür 4 eine relativ große Wirkung. In der Ruheposition der Schwenktür 4
nach Fig. 3a hingegen bildet sich im Bereich dieser Aussparung 6 ein durch Wirbel
dargestelltes Ablösegebiet 7, in welchem sich der ansonsten an der Innenwand 2a der
Triebwerkdüse 2 entlanggeführte Gasstrom von der Wand ablöst. Auch ein Wandabschnitt
2b der Triebwerkdüse 2, der geringfügig in den in der Triebwerkdüse 2 vorgesehenen
Durchbruch 2c zur Aufnahme der Schwenktür 4 hineinragt, vermag das Entstehen dieses
Ablösegebietes 7 nicht zu verhindern. Daß dieses Ablösegebiet 7 in Ruheposition der
Schwenktür 2 und somit beim üblichen Vorwärtsschubbetrieb des Flug-Strahltriebwerkes
große Strömungsverluste verursacht, was im Hinblick darauf, daß es sich hierbei um
dessen üblichen Betriebszustand handelt, äußerst nachteilig ist, liegt auf der Hand.
[0010] Eine demgegenüber günstigere Gestaltung zeigt die ebenfalls lediglich prinzipiell
dargestellte Schwenktür 4 nach den Fig. 4a, 4b. Hier ist die Aussparung 6 wesentlich
kleiner dimensioniert, wobei der Wandabschnitt 2b diese Aussparung 6 in der Ruheposition
der Schwenktür 4 im wesentlichen vollständig überdeckt, so daß in dieser Ruheposition
nach Fig. 4a kein Ablösegebiet 7 auftritt. Ein derartiges Ablösegebiet 7 bildet sich
hierbei jedoch in der Arbeitsposition der Schwenktür 4, wie dies in Fig. 4b dargestellt
ist. Die Umlenkplatte 5 ist hier sehr ineffizient, so daß bei einer derartigen Gestaltung
der Schwenktür 4 eine schlechte Umlenkwirkung eintritt, nachdem die Umlenkplatten
5 in einem Bereich abgelöster Strömung arbeiten und daher ineffizient umlenken. Mit
dieser Gestaltung ist somit lediglich ein geringer Rückwärtsschub erzeugbar.
[0011] Eine weitere Form einer Schwenktür ist in der oben genannten EP 0 368 725 B1 gezeigt.
Hier ist in der sog. Aussparung ein relativ groß dimensionierter Strömungsleitkörper
vorgesehen, der von der Innenwand der Schwenktür beabstandet ist. Ein beträchtlicher
Teil des in Arbeitsposition der Schwenktür auf die Aussparung auftreffenden Gasstromes
wird durch einen zwischen dem Strömungsleitkörper und der Innenwand der Aussparung
liegenden Kanal geleitet, so daß hierdurch zusammen mit einer geeignet gestalteten
Umlenkplatte eine günstige Umlenkung der Strömung erfolgen soll. Dennoch ist auch
bei dieser bekannten Lösung ein Ablösegebiet vorhanden, und zwar im Bereich zwischen
dem Strömungsleitkörper und dem in Arbeitsposition stromaufwärtigen Abschnitt der
Schwenktür, d. h. in jenem Bereich, in welchem in Arbeitsposition der Schwenktür der
soeben genannte Kanal seinen Anfang hat. Aufgrund dieses ebenfalls vorhandenen Ablösegebietes
kann auch diese bekannte Lösung nicht voll befriedigen.
[0012] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine weiter verbesserte Schubumkehrvorrichtung
mit zumindest zwei Schwenktüren aufzuzeigen, bei der in Ruheposition der Schwenktüren
nahezu kein Ablösegebiet auftritt und welches sich in Arbeitsposition der Schwenktüren
dennoch durch eine wirkungsvolle Umlenkung insbesondere im Bereich der Umlenkplatte
auszeichnet.
[0013] Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß in den in Arbeitsposition
stromaufwärtigen Endabschnitt der in Arbeitsposition nicht abgedeckten Aussparung
ein in der Schwenktürwand verlaufender Hilfskanal mündet, der mit seiner entgegengesetzten
Mündungsöffnung einen geringen Teil des Triebwerk-Gasstromes abschöpft, und daß die
Innenwand der Triebwerkdüse einen Wandabschnitt aufweist, der in Ruheposition der
Schwenktür die Aussparung zumindest im wesentlichen bündig abdeckt. Vorteilhafte Aus-
und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
[0014] Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles,
von welchem in Fig. 1a im wesentlichen lediglich der die Aussparung aufweisende Bereich
der Schwenktür in Ruheposition dargestellt ist, während Fig. 1b diesen Bereich der
Schwenktür in Arbeitsposition zeigt. Fig. 2 zeigt perspektivisch eine Hälfte einer
erfindungsgemäßen Schwenktür. Dabei werden hier für die gleichen Elemente die gleichen
Bezugsziffern wie in der obigen Erläuterung zum Stand der Technik, d.h. zu den Figuren
3a bis 4b verwendet.
[0015] In Fig. 1a ist somit der sog. in Arbeitsposition stromabwärtige Endabschnitt der
Schwenktür 4 dargestellt, in welchem die bezüglich der Innenkontur 4a vorgesehene
Aussparung 6 liegt. Der Wandverlauf der Aussparung 6, d. h. die Innenwand 4b der Schwenktür
im Bereich der Aussparung 6, die gegenüber einem weiter stromaufwärtigen in der Figurendarstellung
nach Fig. 1a weiter rechts liegenden Bereich eingezogen ist, ist strömungsgünstig
gestaltet und - wie ersichtlich - im Übergangsbereich zur Umlenkplatte 5 gerundet
ausgebildet.
[0016] In den gegenüberliegenden, in Arbeitsposition stromaufwärtigen Endabschnitt der Aussparung
6 mündet ein in der Schwenktürwand 4c verlaufender Hilfskanal 8. Dieser Hilfskanal
8, der nahezu bis zum in Arbeitsposition stromaufwärtigen Ende der Schwenktür 4 innerhalb
der Schwenktürwand 4c verlaufen kann und dort eine entgegengesetzte Mündungsöffnung
aufweist, schöpft mit dieser entgegengesetzten Mündungsöffnung 12 (diese wird aus
Fig. 2 ersichtlich) einen geringen Teil des Triebwerk-Gasstromes 3 ab, wenn sich die
Schwenktür 4 in Arbeitsposition befindet.
[0017] Dieser Zustand ist in Fig. 1b dargestellt. Hier ist mit der Bezugsziffer 9 der über
den Hilfskanal 8 in die Aussparung 6 eingeführte, von der Mündungsöffnung 12 abgeschöpfte
Teil-Gasstrom bezeichnet, der bezüglich des an der Innenkontur 4a entlanggeführten
Gasstromes 3 einen fluidischen Effekt ausübt. In Analogie zum bekannten Coanda-Effekt
bewirkt dieser Teil-Gasstrom 9 nämlich, daß sich auch der Gasstrom 3 zumindest teilweise
an die Innenwand 4b im Bereich der Aussparung 6 anlegt. Unterstützt wird dieser Coanda-Effekt
dadurch, daß der Hilfskanal 8 ejektordüsenartig in die Aussparung 6 mündet. Dabei
ist dieser sog Mündungsbereich 8a des Hilfskanales 8 in die Aussparung 6 breitschlitzförmig
ausgebildet, wie die Perspektivdarstellung der Schwenktür 4 nach Fig. 2 zeigt.
[0018] Nachdem nun aber nicht nur der Teil-Gasstrom 9, sondern auch ein nicht unerheblicher
Teil des Gasstromes 3 an der Innenwand 4b der Aussparung 6 entlanggeführt wird, kann
die in diesem Zustand am stromabwärtigen Ende liegende Umlenkplatte 5 optimal wirken,
d. h. den Gasstrom 3 wie gezeigt in optimaler Weise nach vorne umlenken.
[0019] In Ruheposition der Schwenktür 4 nach Fig. 1a hingegen ist praktisch die gesamte
Aussparung 6 durch den in Durchbruch 2c in der Triebwerkdüse 2 hineinragenden Wandabschnitt
2b zumindest im wesentlichen bündig abgedeckt. Somit bildet sich weder in der Ruheposition
der Schwenktür 4 nach Fig. 1a noch in der Arbeitsposition derselben nach Fig. 1b ein
Ablösegebiet 7, so daß eine erfindungsgemäß gestaltete Schwenktür 4 in beiden Positionen
höchst effizient arbeitet.
[0020] Weiter unterstützt werden kann die beschriebene Wirkung in Schwenktür-Arbeitsposition
durch zumindest ein Umlenkprofil 10, welches in der Aussparung 6 beabstandet von deren
Wandverlauf im Übergangsbereich zur Umlenkplatte 5 vorgesehen ist. Zwischen der Innenwand
4b der Aussparung 6 sowie dem Umlenkprofil 10 wird somit eine Passage 14 gebildet,
in der Teil des Gasstromes 3 geführt und dabei wie gewünscht umgelenkt wird. Dieses
Umlenkprofil 10 unterstützt somit die Umlenkplatte 5 in ihrer Wirkung.
[0021] Wie Fig. 2 zeigt ist das Umlenkprofil 10 über dem Umfang der Schwenktür 4 umlaufend
ausgebildet und kann über bevorzugt endseitig vorgesehene Haltebleche 11 gehalten
sein. (In Fig. 2 ist dieses Halteblech als durchsichtig dargestellt). Bevorzugt ist
an den beiden Endseiten des Umlenkprofiles 10 jeweils ein derartiges Halteblech 11
vorgesehen, wodurch vorteilhafterweise ein seitliches Entweichen des in der Passage
14 geführten Gasstromes verhindert wird. Diese Haltebleche 11 steigern somit die Effizienz
weiter. Dabei können weitere Haltebleche 11 über dem Schwenktür-Umfang problemlos
installiert sein, so dies aus mechanischen Gründen notwendig ist.
[0022] Fig. 2 zeigt weiterhin, daß die den geringen Teil des Triebwerk-Gasstromes 3, nämlich
den sog. Teil-Gasstrom 9 abschöpfende Mündungsöffnung 12 des Hilfskanales 8 in einer
Seitenflanke 13 der Schwenktür 4 vorgesehen ist. Hiermit wird dieser Teil-Gasstrom
9, der über den Hilfskanal 8 zur Vermeidung eines Ablösegebietes in die Aussparung
6 ausgeblasen wird, zweckmäßigerweise aus demjenigen Bereich, der in Arbeitsposition
der Schwenktür 4 die Triebwerkdüse 2 abdeckt und damit nahezu dem Totaldruck des Triebwerk-Gasstromes
3 ausgesetzt ist, entnommen. Analysen haben gezeigt, daß damit in der dem Teil-Gasstrom
9 zugehörigen Strömung ein Druckverhältnis von ca. 1,3 bis 1,4 bereitgestellt werden
kann. Mit der beschriebenen Lösung kann im übrigen auch der Durchflußkoeffizient,
der ebenfalls eine wichtige und zu maximierende Größe ist, gesteigert werden.
[0023] Selbstverständlich können anstelle des hier gezeigten einzigen Umlenkprofiles 10
auch mehrere solcher Umlenkprofile vorgesehen sein, daneben sind selbstverständlich
eine Vielzahl weiterer Abwandlungen insbesondere konstruktiver Art vom gezeigten Ausführungsbeispiel
möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Stets erhält man eine Schubumkehrvorrichtung
mit einer Schwenktür 4, die sich sowohl in Ruheposition als auch in Arbeitsposition
derselben durch einen optimalen Wirkungsgrad auszeichnet.
Bezugszeichenliste:
[0024]
- 1
- Längsachse des Flug-Strahltriebwerkes
- 2
- Triebwerkdüse
- 2a
- Innenwand von 2
- 2b
- Wandabschnitt von 2
- 2c
- Durchbruch in 2 zur Aufnahme von 4
- 3
- Triebwerk-Gasstrom
- 4
- Schwenktür
- 4a
- Innenkontur von 4
- 4b
- Innenwand von 4
- 4c
- Schwenktürwand
- 5
- Umlenkplatte
- 6
- Aussparung in 4 bezüglich 4a
- 7
- Ablösegebiet
- 8
- Hilfskanal
- 8a
- Mündungsbereich von 8 in 6
- 9
- Teil-Gasstrom, durch 8 zugeführt
- 10
- Umlenkprofil
- 11
- Halteblech
- 12

abschöpfende" Mündungsöffnung von 8
- 13
- Seitenflanke von 4
- 14
- Passage zwischen 10 und 4b von 6
1. Schubumkehrvorrichtung eines Flug-Strahltriebwerkes mit zumindest zwei in der Triebwerkdüse
(2) vorgesehenen Schwenktüren (4), die in Arbeitsposition den ansonsten durch die
Triebwerkdüse (2) nach hinten gerichteten Triebwerk-Gasstrom (3) seitlich aus der
Triebwerkdüse (2) hinaus im wesentlichen nach vorne umlenken und hierzu an ihrem in
Arbeitspostition stromabwärtigen Ende zumindest eine Umlenkplatte (5) aufweisen, stromauf
derer die Innenwand (4b) der Schwenktür (4) gegenüber einem weiter stromaufwärtigen
Bereich eingezogen ist und somit bezüglich der Innenkontur (4a) der Schwenktür (4)
eine Aussparung (6) bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß in den in Arbeitsposition stromaufwärtigen Endabschnitt
der in Arbeitsposition nicht abgedeckten Aussparung (6) ein in der Schwenktürwand
(4c) verlaufender Hilfskanal (8) mündet, der mit seiner entgegengesetzten Mündungsöffnung
(12) einen geringen Teil des Triebwerk-Gasstromes (3) abschöpft,
und daß die Innenwand (2a) der Triebwerkdüse (2) einen Wandabschnitt (2b) aufweist,
der in Ruheposition der Schwenktür (4) die Aussparung (6) zumindest im wesentlichen
bündig abdeckt.
2. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wandverlauf der Aussparung (6) strömungsgünstig gestaltet
ist und im Übergangsbereich zur Umlenkplatte (5) gerundet ausgebildet ist.
3. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Aussparung (6) beabstandet von deren Wandverlauf
im Übergangsbereich zur Umlenkplatte (5) zumindest ein Umlenkprofil (10) vorgesehen
ist.
4. Schubumkehrvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskanal (8) breitschlitzförmig sowie ejektordüsenartig
in die Aussparung (6) mündet.
5. Schubumkehrvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die den geringen Teil (9) des Triebwerk-Gasstromes abschöpfende
Mündungsöffnung (12) des Hilfskanales (8) in einer Seitenflanke (13) der Schwenktür
(4) vorgesehen ist.